《分析化学》电子教材

《分析化学》电子教材使用教材：《分析化学》（第五版）上册武汉大学主编教学参考书：1.《定量分析化学简明教程》彭崇慧等编2.《定量分析中的误差和数据评价》宋清编3.《分离及复杂物质的分析》邵令娴编4.Analytical Chemistry（中译本：李克安等译，分析化学，北京大学出版社，2001）5.Modern Analytical Chemistry, D.Harvey(McGraw Hill)教学课时安排：共15周每周4学时共60学时�第1章概论（4学时）�第2章分析试样的采集与制备（2学时）�第3章分析化学中的误差和数据处理（8学时）�第4章分析化学中的质量保证与质量控制（2学时）�第5章酸碱滴定法（10学时）�第6章络合滴定法（8学时）�第7章氧化还原滴定法（8学时）�第8章沉淀滴定法和滴定分析小结（2学时）�第9章重量分析法（6学时）�第10章吸光光度法（6学时）�第11章分析化学中常用的分离和富集方法（4学时）第1章概论教学目的：1.理解分析化学的学科定义、任务及分类；2.掌握分析方法的选择原则；3.掌握定量分析基本过程及分析结果的表示方法；4.掌握滴定分析法基本原理、相关概念及滴定分析结果的结算。

教学重点：正确理解以下概念：标准溶液、基准物质、滴定分析法、滴定、化学计量点、滴定终点、终点误差；分析化学的分类。

教学难点：根据滴定反应确定计量关系并进行相关的计算。

教学内容：1.1分析化学的定义、任务和作用定义：分析化学是研究测定物质组成的分析方法及其相关理论的科学。

其他定义：itinen：化学表征与测量的科学。

任务：鉴定物质的化学成分定性分析测定各组分的含量定量分析确定物质的结构结构分析作用：a.21世纪是生命和信息科学的世纪，科技和社会生产发展的需要要求分析化学尽可能快速、全面和准确地提供丰富地信息和有用的数据。

b.现代分析化学正在把化学与数学、物理学、计算机科学、生物学、精密仪器制造科学等学科结合起来。

c.在工农业生产、科学技术、国防建设等社会主义建设中起着重要作用。

d.在各学科的科学研究中的作用―――科学技术的眼睛,是进行科学研究的基础。

分析化学为人们对环境问题的认识和对工业生产、人类健康领域和环境保护中质量控制系统的建立作出了重大贡献。

环境分析：分析化学在更低浓度水平上和更复杂基质中检测和在分子水平上分析的能力，能够鉴别出环境样品中更多的组分，从而提供对即将发生的对人类和生物群的环境威胁或危害的早期预报。

1.2分析方法的分类与选择1.2.1按分析要求分：定性分析、定量分析、结构分析1.2.2按测定原理分：化学分析法重量分析法（称重分析）滴定分析法（容量分析）（酸碱、络合、沉淀、氧化还原）仪器分析法：光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、热分析法等1.2.3按分析对象分：无机分析、有机分析1.2.4按试样用量和操作方法分：常量分析>100mg>10mL半微量分析10-100mg1-10mL微量分析0.1-10mg0.01-1mL超微量分析<0.1mg<0.01mL1.2.5其他特殊分类方法仲裁分析、例行分析、微区分析、表面分析、在线分析等。

1.2.6分析方法的选择对分析方法的选择通常应考虑以下几个方面:a.待测组分的含量范围;b.共存组分的影响;c.对测定准确度、灵敏度的要求；d.对测定成本和测定时间的要求等。

1.3分析化学发展简史与发展趋势1.3.1发展简史：人类有科学就有化学，化学从分析化学开始。

1661Boyle“The Sceptional Chemistry”Lavoisier发明天平1841Fresenius定性分析导论定量分析导论1885/1886Mohr化学分析滴定法专论1862Fresenius“Zeitschrift fur analystische Chemie”―第一本分析化学杂志1874英国Analyst1887美国Analytical Chemistry―第一本物理化学杂志问世1894Ostward“分析化学科学基础”奠定经典分析的科学基础三次重大变革：经典分析化学：19世纪末－20世纪30年代溶液中四大平衡理论，使分析化学从一门技术转变成一门独立的科学。

近代分析化学：20世纪30年代－70年代开创了仪器分析的新时代――物理方法大发展现代分析化学：20世纪70年代－现代以计算机应用谓主要标志的信息时代的到来，促进了分析化学的发展，也提出了更多的课题和要求。

在确定物质组成和含量的基础上，提供物质更全面的信息。

因此，一些新技术和新方法也就应运而生。

常量―――微量及微粒分析静态―――快速反应追踪分析组成―――形态分析破坏试样―――无损分析总体―――微区表面分析及逐层分析离线（脱线）―――在线过程分析宏观组分―――微观结构分析1.3.2发展趋势：高灵敏度――单分子(原子)检测高选择性――复杂体系(如生命体系、中药)原位、活体、实时、无损分析自动化、智能化、微型化、图像化高通量、高分析速度1.4分析化学参考文献1.4.1丛书、大全和手册：各种物理化学常数、标准方法1.4.2参考书1.4.3杂志、期刊：分析化学研究的最新进展、培养对分析化学的兴趣1.5分析化学过程及分析结果的表示1.5.1分析化学过程1.试样的采取、处理与分解（参见本教材第2章）取样：关键是分析试样要有代表性取样方法：固体试样：粉碎、过筛、混匀、缩分，得到少量试样，烘干保存于干燥器中备用。

固体试样分解：溶解酸溶：加热HCl、HNO3、H2SO4、HClO4、HF、混合酸碱溶：NaOH、KOH熔融酸性:K2S2O7碱性：NaCO3、NaOH、Na2O22.分析化学中常见的分离与富集方法复杂样品分离：沉淀分离、萃取分离、离子交换、层析分离分离要求：被测组分不能损失；干扰组分减少到不干扰。

消除干扰方法：掩蔽3.分析测定分析方法：化学方法：准确度高，常量组分的测定仪器方法：灵敏度高，微量组分的测定测定方法：手续简单、快捷、准确、试剂便宜易得4.分析结果的计算与评价根据分析过程中有关反应的计量关系及分析测量所得数据，计算试样中待测组分含量。

1.5.2分析结果的表示1.待测组分的化学表示式：a.以待测组分实际存在形式表示分子、离子b.以氧化物（矿石分析中常用）或者元素形式表示（金属材料、有机分析）2.待测组分含量的表示方法固体试样：质量分数％气体试样：体积分数液体试样：浓度mg/L等1.6滴定分析法概述1.6.1滴定分析法的特点B （被测组分）＋T （滴定剂）＝P （产物）特点：（1）准确度高（误差<0.1%）；（2）适用于常量分析；（3）操作简便、快捷，费用低。

标准溶液：已知准确浓度的试剂溶液。

滴定剂：已知准确浓度的试剂。

滴定：滴定剂从滴定管滴加到待测溶液的过程。

化学计量点（sp ）：待测组分与滴定剂定量反应完全时的那一点。

NaOH ＋HCl pH ＝7.0滴定终点（ep ）：滴定剂发生颜色变化时的转折点。

酚酞pH ＝8.0-9.6终点误差（E t ）：滴定终点与化学计量点不一致所引起的误差。

1.6.2滴定分析法对化学反应的要求和滴定方式1.适合滴定分析法的化学反应，应具备以下几个条件：a.有确定的化学计量关系b.反应定量进行（反应进行程度达99.9％以上）c.有较快的反应速度d.有适当的指示剂2.滴定方式：（1）直接滴定法:符合滴定要求的反应。

例：2H ++Na 2CO 3＝H 2O+CO 2+2Na +；Zn 2++H 2Y ＝ZnY+2H +；Ag ++Cl -＝AgCl ；Cr 2O 72-+6Fe 2++14H +=2Cr 3++6Fe 3++7H 2O（2）返滴定法:反应速度慢或样品是固体、气体，或缺乏合适的指示剂。

（g ）+2-324442NH +H SO (2NH +SO 过量）＝24242H SO +NaOH=Na SO +H O（l ）Al 3++H 2Y 2-(过量)＝AlY -+2H +(反应慢)H 2Y 2-＋Cu 2+＝CuY ＋2H +（s ）CaCO 3+2HCl(过量)＝CaCl 2＋CO 2＋H 2OHCl ＋NaOH ＝NaCl ＋H 2O （3）置换滴定法：有些氧化反应不是定量进行或没有合适的指示剂。

Cr 2O 72-+6I -＋14H ＋＝2Cr 3+＋3I 2＋7H 2OI 2＋2S 2O 32－＋＝2I －＋S 4O 62—Na 2S 2O 3不能直接滴定K 2Cr 2O 7（氧化性强）（4）间接滴定法：不能与滴定剂发生反应的物质。

Ca 2++MnO 4-不反应Ca 2++C 2O 42-＝CaC 2O 4↓H +uuu r Ca 2++C 2O 42-5C 2O 42-+2MnO 4-+16H +＝2Mn 2+＋10CO 2＋8H 2O 1.7基准物质与标准溶液1.7.1基准物质：能直接配制或标定标准溶液的物质。

要求：（1）组成与化学式相符（2）纯度高（99.9％以上）（3）性质稳定（4）摩尔质量大（5）反应定量进行，没有副反应。

1.7.2标准溶液的配制（1）直接法（2）标定法标定HCl 溶液:Na 2CO 3,Na 2B 4O 7⋅10H 2O标定NaOH 溶液：邻苯二甲酸氢钾，草酸H 2C 2O 4⋅2H 2O 1.8滴定分析中的计算1.8.1标准溶液浓度的表示方法（1）物质的量浓度，用c 表示，单位mol/Lc=n/V（2）滴定度：1ml 滴定剂相当于被测物质的质量（g ），用T 表示，单位g/ml.T 与c 之间的关系：滴定反应：bB （被测组分）＋tT （滴定剂）＝pP （产物）物质B 的物质的量n B 与基本单元的选择有关。

基本单元：可以是分子、原子、离子、电子以及其他粒子或这些粒子的特定组合。

特定组合可以是已知客观存在的，也可以是根据需要拟定的独立单元或非整数粒子的组合。

如H 2，H ，H 2SO 4,1/2H 2SO 4,1/5KmnO 4分别记为n(H 2),n(H),n(H 2SO 4),n(1/2H 2SO 4),n(1/5KmnO 4).n()b B a =abn(B)c()b B a =abc(B)c(H 2SO 4)=0.1mol/L,c(1/2H 2SO 4)=2c(H 2SO 4)=0.2mol/L,c(2H 2SO 4)=0.05mol/L1.8.2滴定剂与被滴物质之间的计量关系1.按化学计量关系tT ＋bB ＝cC ＋dD n T /t=n B /b ⇒n B ＝b tn T ⇒c B V B =btc T V T2.按等物质的量规则选择tT ，bB ，cC ，dD 这些特定组合为基本单元，则有n （tT ）=n （bB ）=n （cC ）=n （dD ）1111T B T T B B B B T T b n n c V c V c V c V t b t b t=⇒=有：＝例：滴定反应5C 2O 42-+2MnO 4-+16H +＝2Mn 2+＋10CO 2＋8H 2O a.根据化学计量比有：n （KMnO 4）＝25n （H 2C 2O 4）b.根据等物质的量规则有：n （2KMnO 4）＝n （5H 2C 2O 4）12⇒n （KMnO 4）＝15n （H 2C 2O 4）1.8.3标准溶液浓度的计算1.直接配制法：c B ＝n B /V B =m B /VM B2.标定法：c B ＝T TBb Vc t V 1.8.4待测组分含量计算待测组分的含量用质量分数w B 表示设反应的化学计量比为b/tw B ＝m B /m S ×100%m B =n B M B =btn T M B =btc T V T M B ⇒w B =T T B sc V M m bt ×100%。